高频传输线管理知识理论

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.高頻傳輸線理論(High-Speed Transmission Line Theory)檢測部頻寬及信號號完整性性術語與與說明高頻傳輸線線引言：CPPU的速速率由550MHHz以上上升到2200MMHz以以上，連連I/OO週邊的的速率也也由333MHzz提升至至1000MHzz以上。原原本扮演演連接接傳導的銅線線、銅箔箔、導線線等變成成高頻傳傳輸線。這這些傳線線類似天天線，會會把流經經信號的的能量耦合或輻輻射出出去，造造成電磁磁串音(訊號線線之間的的干擾)及

2、EMMI(對對外界的的干擾)、也有有阻抗匹匹配的問問題等. . . ，以以下將就就高頻傳傳輸線的的特性作作討論與與分析。基本單位1. 介電電常數(，Dieelecctriic CConsstannt): 介電電常數定定義為電電力線密密度與電電場強度度的比值值()，在diieleectrric matteriial(一般用用的塑膠膠)中，介電電常數越越小，電電容的效效應越小小，電磁磁波通過過的速率率越快，量量測的方方法如下下:Dieleectrric Connstaant 一些常見物物質的介介電常數數:MaterriallDieleectrric ConnstaantAir1Glasss4-10

3、Oil2.3Paperr2-4Polyeethyylenne (PE)2.3Polysstyrrenee (PPS)2.6Porceelaiin5.7Tefloon2.1LCP3.2Polyvvinyyl CChlooridde (PVCC)3.544SPS2.9PCT2.722.887PPS3.833.9TPE2.122.32. Veeloccityy：電磁磁波在介介質內的的傳遞速速度取決決於介質質的介電電係數ppermmitttiviity,）及導導磁係數數（peermeeabiilitty, ）。如如下式：在真空空中Wheree & F/m H/mm m/ss可見電磁波波在真空空中是以以

4、光速在在前進。假假如電磁磁波在介介質中傳傳播，我我們必需需知道介介質的相相對介電電係數（）及相對導磁係數（），以推算電磁波在介質內的傳遞速度。舉例而言，電電磁波在在SCSSI CCablle （TPOO, = 2.3, =11）內的的傳遞速速度為3. aave Lenngthh：根據 ，當當頻率愈愈高時，波波長愈短短。若是是實體長長度小於於1/110波長長，則可可忽略高高頻所帶帶來的效效應。當當傳輸線線接近11/4波波長便會會有天線線效應產產生。4. 導電電係數(, ccondducttiviity)物質導電電的能力力，導電電係數越越大，電電阻越小小。相當當於機械械方面的的IACCS係數數。w

5、herre RR=reesisstannce L=ccondducttor lenngthhA=ccondducttor areea一些物質的的導電係係數MaterriallConduuctiivitty (S/mm)MaterriallConduuctiivitty (S/mm)Silveer6.17 * 11077Freshh waaterr10-33Coppeer5.80 * 11077Distiilleed wwateer2 * 110-4Gold4.10 * 11077Dry ssoill10-55Alumiinumm3.54 * 11077Transsforrmerr oiil10

6、-111Brasss1.57 * 11077Glasss10-112Bronzze1 * 11077Porceelaiin2 * 110-13Iron1 * 11077Rubbeer10-115Seawaaterr4Fusedd quuarttz10-117High-Freequeencyy EfffecctsImpeddancce(阻阻抗) = RResiistaancee(電阻阻) + Reeacttancce(電電抗)Reacttancce有兩兩種： Innducctivve rreacctannce (XLL = L) 感抗 Cappaciitivve rreacctannce (Xc

7、c = 1/CC) 容容抗低頻時：rreacctannce很很小，主主要是看看ressisttancce。因因此在直直流及低低頻時，所所量測(譬如用用三用電電表)到的是是電阻。高頻時：rresiistaancee很小，主主要是rreacctannce(電容及及電感的的效應)。故在在高頻時時，reeacttancce就是是指阻抗抗。Ohmicc looss在高頻時，電電流愈靠靠近導體體周圍流流動，稱稱集膚效效應（sskinn efffecct），此此乃導因因在更高高頻時，導導體中心心的innducctivve rreacctannce增增大，強強迫電流流流向周周圍。所所以，真真正可用用的導體體面

8、積縮縮小，導導致電阻阻值增加加，損耗耗增加。集膚深度(Skiin ddeptth):一般是指電電磁波振振幅衰減減至0.3688倍時的的深度(電流密密度是表表面0.3688倍的深深度)。TABLE Skin Depth Of CopperfTABLE Skin Depth Of Copperf60Hz8.5mm1kHz2.09mm10kHz0.66mm100kHz0.21mm1MHz2.6mils10MHz0.82mils100MHz0.26mils1 mmil = 00.0001 iinchhDieleectrric losss在低頻時，介介質的導導電率低低，故其其流經的的電流很很小。然然而，

9、在在高頻時時，介質質內會被被導入電電流而有有損耗。Radiaatioon llosss電磁場散逸逸在空氣氣中或介介質而損損失能量量。也就就是EMMI中的的輻射干干擾(另一種種是經由由電流影影響其他他裝置的的傳導干干擾)，這能能量若耦耦合到其其它裝置置就造成成干擾。若若輻射損損耗要小小，則sshieeldiing要要做好。高頻連接器器的發展展與規畫畫(一) 電氣特特性的量量測 目 的的:測試產產品的電電氣特性性是否達達到客戶戶的要求求主主動提供供產品的的電氣特特性資料料給客戶戶 電氣特特性:Chaaraccterristtic ImppedaanceePProppagaatioon DDelaa

10、yCCrossstaalkSSelff-innducctannce Sellf-ccapaacittancceMMutuual-indducttancce Muttuall-caapaccitaanceeAAtteenuaatioonSkeww .etcc. 量測工工具:時域反反射儀 ( TTimee-Doomaiin RRefllecttomeetryy, TTDR )網網路分析析儀 ( Neetwoork Anaalyzzer, NAA ) 阻阻抗分析析儀 ( Immpeddancce AAnallyzeer )(二) 等等效電路路的建立立 目 的的: 提供供連接器器的等效效電路, 以利利

11、客戶使使用時的的分析與與 設計(DDesiign-In) 等效電電路:主要是是SPIICE Moddel 模擬工工具: MiccroSSim Psppicee, 或或其它SSPICCE 的的商用軟軟體 (三) 電電磁分析析與產品品設計 目 的:建立電電氣分析析與設計計的能力力, 改進進產品的的電氣特特性分析工工具:Anssoftt 軟體體, 及其其它商用用軟體, 例如如HP-HFSSS, Conntecc, CCadeencee 軟體體流 程:原始設設計資料料 電磁磁場 電氣特特性(幾何形形狀, 材料,等效電電路 特性性, 輸入入, 輸出出)(四)電磁磁干擾(EMII)與電電磁相容容(EMMC

12、)的的量測與與分析屏蔽效應應 ( Shiielddingg efffecctivveneess ) 一些電學學的基本本元件1.電阻(R), 單位位是Ohhm_+vi_+vitimetime1.) 阻抗是是固定的的, 也就就是電壓壓與電流流的比值值, 就是是電阻值值R, 與頻率無無關。2.) 電壓與與電流是是同相的的(inn-phhasee)。3.) ; LL是長度度，是導導電係數數(coonduuctiivitty)，A是截面面積。2.電容(Cappaciitannce, C): 單單位是FFaraady, F_+Vi-Q+Q_+Vi-Q+Q如果, 則則 , , ()1.) 阻阻抗 (電壓與與

13、電流的的比值) 是頻頻率的函函數, 頻率愈愈高阻抗抗愈小2.) 電電壓與電電流有一一個相位位差(oout-of-phaase), 電電壓落後後電流990度相相位。timetime3.) 任任何兩個個金屬之之間都存存在一個個電容。_3.電感(Indducttancce, L): 單位位是Heenryy, HH_+Vi+Vi如果, 則則 , , 1.) 阻阻抗 (電壓與與電流的的比值) 是頻頻率的函函數, 頻率愈愈高阻抗抗愈大,2.) 電電壓與電電流有一一個相位位差，電電壓領先先電流990度相相位。timetime3.) 任任何導體體形成一一個迴路路時都可可以是一一個電感感。4. dBB 值dB值

14、的的觀念與與定義均均由 能量(EEnerrgy) 或 功率(PPoweer) 的觀點點出發 ( PPoweer等於於Eneergyy對時間間的微分分, 或單單位時間間輸出的的能量 )，dB值重重要處在在於:1. 對數數值顯示示可以看看更廣的的範圍。2. 儀器器製造商商以dBB值來表表示產品品性能。3. 數值值的乘除除等於用用dB值的的加減，故故用dBB值可以以方便計計算。以上圖為例例，某一一個功率率,Poout, 相對對於一個個參考輸輸入功率率Pinn的dB值等等於: ,因此如果PPoutt是Pinn的10倍, PPoutt的dB值就就是100; 如如果是1100倍倍, ddB值就就是200,

15、 如如果Poout是是Pinn的1/110, P的dB值就就是 -10; 如果果是1/1000, ddB值就就是 -20。就就電能而而言, 因為電電能與電電壓V的平方方成正比比(), 因此Appenndixx:Basicc ussefuul ppropperttiess off loog ffuncctioons5. 安培培定律: 磁場方方向: 電流方方向當電流在一一導體上上流動，它它周圍的的磁場方方向可用用安培右右手定則則決定。安培定律說說明了時時變的電電場能感感應出磁磁場。6. 法拉拉第定律律，又稱稱“感應定定律”V: 感應應電動勢勢: 通過lloopp的磁通通量通過looop的磁磁通量發

16、發生變化化時，會會導致lloopp上產生生感應電電動勢VV，感應應電動勢勢的大小小正比於於looop內磁磁通量對對時間的的變化率率， ，法拉拉第定律律說明了了時變的的磁場能能感應出出電場。高頻連接器器的電氣氣特性1. Chharaacteerissticc Immpeddancce, Z : 特徵徵阻抗, 2. Prropaagattionn Deelayy, TTpd : 傳遞遞延遲, nss orr nss/cmm3. Crrossstallk : 串音音雜訊, % or dB4. Seelf Indducttancce, L : 自感感, nnH oor ppH5. Seelf Capp

17、aciitannce, C : 自自容, nF or pF6. Muutuaal IInduuctaancee, LLm : 互感, nH or pH7. Muutuaal CCpaccitaancee, CCm : 互容, nF or pF8. Atttennuattionn (IInseertiion Losss) : 衰衰減, dB9. Shhielldinng EEffeectiivennesss : 屏蔽效效率, dB10. CClocck SSkeww : 時脈不不對稱, nss orr nss/cmmm: milli, x100-3 : mmicrro, x100-6n : na

18、nno, x100-9p : picco, x100-122f : femmto, x110-115 K: kkiloo, xx1033M: mmegaa, xx1066G: ggigaa, xx1099 一個假設性性的連接接器(FFor exaamplle, PCII coonneectoor)電電氣規格格Item RequuireemenntCharaacteerissticc immpeddancce(1ns risse/ffalll tiime) 40 Zo 60Propaagattionn deelayy(1ns risse/ffalll tiime) 1550 ppsNear-en

19、dd crrossstallk(1ns risse/ffalll tiime) 100% Far-eend croossttalkk(1ns risse/ffalll tiime) 5%Self-cappaciitannce 5 pFSelf-indducddancce NNoisse MMarggin減減低，系系統抗雜雜訊的能能力減低低，電磁磁場的效應浮現，易易造成不不穩定。高速數位電電路高速數位位電路與與低頻邏邏輯電路路的最大大差異:強調被動動元件的行為為被動元件件包括電電路板、連連接器、IC封裝，甚至是電路板上的一個穿孔。從電氣特性性 (eelecctriicall peerfoorma

20、ancee) 而而言, 一個好好的高頻頻連接器器 (hhighh-sppeedd coonneectoor) 必須能能俱備下下列特點點 : 1. Coonneectoor的特特徵阻抗抗(chharaacteerissticc immpeddancce)非非常接近近PC板上上信號線線(PCCB ttracce)的的特徵阻阻抗, 以使電電子信號號的反射射最小。2. 信號號通過cconnnecttor的的所需的的時間(proopaggatiion dellay)必須控控制於一一定範圍圍內。3. 信號號在通過過Connnecctorr內二相相鄰端子子時, 其相互互之間的的串音雜雜訊(ccrosssta

21、alk noiise)必須最最小。 *以上Coonneectoor的電電氣特性性均由端端子與端端子間的的自感(sellf-iinduuctaancee), 自容(sselff-caapaccitaancee), 互感(mmutuual indducttancce), 及互互容(mmutuual cappaciitannce)決定。波動與波傳傳現像, Waave or Wavve PProppagaatioon: 能量量經過介介質由AA點傳遞遞到B點例子:水波繩波彈簧波彈性波(EElassticc Waave)聲波(Accoussticc Waave)電磁波(EElecctroomaggnett

22、ic Wavve, EM wavve)以繩波為例例:波動的幾個個重要觀觀念: 11. 速速度, v 22. 阻阻抗, Z 33. 反反射與穿穿射電磁波的傳傳遞1. 在真空空或空氣氣中 : = 300 cmm/nss2. 在介質質中 : : 介電常常數 33. 在傳輸輸線中 : r : 等效介介電常數數電磁波在傳傳輸線(traansmmisssionn liine)中傳遞遞時, 會因為為傳輸線線中特徵徵阻抗(chaaraccterristtic imppedaancee)的不不連續或或不匹配配(miismaatchh), 而造成成電磁波波的部份份反射, 產生生雜訊(noiise), 因因此Coo

23、nneectoor 特特徵阻抗抗的控制制相當重重要。 電腦, 數數位信號號 ( Diggitaal SSignnal, 0與與1 ), 與與時鐘脈脈衝(CClocck)1. 數位位電腦或或數位元元件是如如何工作作的 ?傳遞延遲 （Prropaagattionn Deelayy）傳遞延遲為為訊號經經過待測測物所需需的時間間。介質質的介電電常數（）與傳播速度息息相關。一般而言，介電常數愈低的介質，訊號傳遞速度愈快，損耗愈小，如FEP cable、Teflon cableFigurre. Proopaggatiion dellay obsservved by osccilllosccopee波形不對

24、稱稱(waavefformm skkew)波形不對稱稱(cloock siggnall orr diiffeerenntiaal ddataa siignaal)會成系系統內的的電子元元件不同同步工作作，造成成不可預預知的混混亂。通通常造成成skeew的主主因是佈佈線路徑徑差異，不不同路徑徑間會因因為時脈脈信號的的傳送路路徑與相相鄰線路路間的互互容(mmutuual cappaciitannce)路徑上上的穿孔孔(viias)、連接接器、IIC封裝裝接腳等等因素，造造成信號號的上升升時間不不同，而而有波形形不對稱稱的情形形。可用用時域反反射儀(TDRR)或示波波器去觀觀察。Figurre. M

25、assk ttesttingg onn ann eyye ddiaggramm2. 數位位信號, Riisettimee, 與與頻寬(Banndwiidthh)時鐘脈衝(cloock siggnall)的頻頻率: 66MMHz, 1000MHHz, 1200MHzz, 1133MMHz, 2000MHHz, 2666MHzz，愈來來愈高。給給予數位位IC一個個工作頻頻率。理想化的數數位信號號或時鐘鐘脈衝真實世界中中的數位位信號的的上升時時間 RRiseetimme, Triise頻寬(Baandwwidtth): (1.) Riise Timme 與與 頻寬( Banndwiidthh, BB

26、W) 的關係係(Banndwiidthh : thee hiigheest freequeencyy thhat is siggnifficaant, 簡單單而言就就是能確確保訊號號不變的的最高頻頻率)BW( in GHzz) * Riisettimee( iin nns ) 00.355Exammplee : Riisettimee = 1 nns, BBanddwiddth = 00.355 GHHz oor 3350 MHzzBBanddwiddth = 11 GHHz, Riisettimee = 0.335 nns oor 3350 ps 對於IIC封裝裝接線、連連接器或或線纜，決決

27、定其所所需頻寬寬是根據據時脈(cloock)信號的的上升時時間，而而非時脈脈信號的的頻率。頻頻寬越大大，代表表更高頻頻的訊號號成份可可以存在在，使的的一個脈脈波訊號更更接近方方波=Risse ttimee 減少少。頻頻寬大的的傳輸線線，代表表它可以以承載較較高頻訊訊號，有有更高的的資料傳送送量。(2.) PC CPUU Cllockk Frrequuenccy 與與 Riise timme, Banndwiidthh的關係係T = 15 * RRisee tiime T是週週期，ff是cloock freequeencyy。CPUU的內部部頻率與與主機板板上的頻頻率不同同，CPPU的內內頻通常

28、常是主機板板上的cclocck ffreqquenncy再再倍頻(x3, x44)上去去。BW= 5 * Cllockk Frrequuenccy Exammplee : 1333MHzz PCC 6660 MHzz 時域, 頻頻域, 與傅立立葉分析析 (Timee-Doomaiin, Freequeencyy-Doomaiin, andd Foouriier Anaalyssis)傅立葉分析析的基礎礎:“任何週期期性函數數,f(tt),都可以以展開成成一連串串sinn函數和和coss函數的的疊加”wheree thhe eexpaansiion coeeffiicieentss arre其中

29、, , T是是函數ff(t)的週期期, o是f(tt)的基基本頻率率, aa1, aa2,a3,., 及b0,b1,b2,b3,.等係係數稱為為f(tt)的傅傅立葉係係數, 可以由由簡單的的積分計計算出來來。及是函數數f(tt)的第第n階諧波波(nth harrmonnic)。換言言之, 一個週週期函數數可以被被改寫成成許多諧諧波的疊疊加(nn=0,1,22,3,4,.), 當當n愈大, 此諧波波的頻率率(no)愈高。aan 及bn 的絕對對值也可可以視為為是函數數f(tt)的頻頻譜成份份。通常常經過傅傅立葉分分析，可可發現偶偶次諧波波大小為為零，只只剩下奇奇次諧波波。例子: Steep FF

30、uncctioon, T=11, ttrisse = 0.1bo = 00.5b1 = -0.6626b3 = 00.1882b5 = -0.0081b7 = 00.0333b9 = -0.000788b111 = 0.000522f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) +0.1822coss(3oot) -0.0811coss(5oot) +0.0333coss(7oot)-0.000788coss(9oot) +0.00552coos(111ot)+.f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) +0.182

31、2coss(3oot)f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) +0.1822coss(3oot) -0.0811coss(5oot)f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) +0.1822coss(3oot) -0.0811coss(5oot) +0.0333coss(7oot)f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) +0.1822coss(3oot) -0.0811coss(5oot) +0.0333coss(7oot)-0.000788coss(9oot) f(t) = 00.5 -0.6266coss(ot) +0.1822coss(3oot

32、) -0.0811coss(5oot) +0.0333coss(7oot)-0.000788coss(9oot) +0.00552coos(111ot)頻寬(Baandwwidtth, BW):對一個時間間函數ff(t), 它它的高頻頻諧波在在某一特特定頻率率( ssay, Foo)以上的的部份數數值很小小, 可以以忽略不不計, 這時, 頻率Fo稱為f(t)的的頻寬。Bandwwidtth:“The higghesst ssinee waave freequeencyy coompoonennt tthatt iss siigniificcantt”“ 不同的的 Riisettimee, tt

33、risse , 的時時鐘脈衝衝波形俱俱有不同同的頻寬寬 ”T = 1, triseT = 1, trise= 0.04例子:T = 1, trise= 0.1T = 1, trise= 0.1bo = 00.5bo = 0.55b1 = -0.6626b1 = -0.6355b3 = 00.1882b3 = 0.2207b5 = -0.0081b5 = -0.1199b7 = 00.0333b7 = 0.008b9 = -0.000788b9 = -0.0577b111 = 0.000522b11 = 0.0411一階諧波, b一階諧波, bo + b1 cos(ot)前五階諧波前五階諧波,

34、bo + b1 cos(ot) + b3 cos(3ot)+ b5 cos(5ot)前三階諧波, b前三階諧波, bo + b1 cos(ot) + b3 cos(3ot)前九階諧波, b前九階諧波, bo + b1 cos(ot) + b3 cos(3ot)+ b5 cos(5ot) + b7 cos(7ot) + b9 cos(9ot)前七階諧波, bo + b1 cos(ot) + b3 cos(3ot)+ b5 cos(5ot) + b7 cos(7ot)傳輸線 ( Trranssmisssioon LLinee ) 及傳輸輸線的理理論 Transsmisssioon LLinee :

35、 由兩金金屬導體體(siignaal & grrounnd)與與介電物物質構成成的信號號傳輸線線。傳輸線的特特性(特徵阻阻抗, Proopaggatiion Dellay,etcc.)由由導體的的幾何形形狀, 介質的的特性 (主要要是介電電常數, ) 決定。傳輸線的連連續電路路模型: Distrribuutedd Ciircuuit Reppressenttatiion forr a Reaal TTrannsmiissiion Linne, or Looosy Traansmmisssionn Liine : 因為為信號在在傳遞中中會衰減減。R(電阻阻) : Reesisstannce, /

36、mmL(電感感):IInduuctaancee, HH/mC(電容容): Cappaciitannce, F/mG(電導導):CCondducttancce, 1/mmNote: 這裏裏的R,L,CC都是單單位長度度的電阻阻, 電容容, 電感感及電導導, 不同同 於一一般的電電阻, 電容, 電感及及電導, 注意意它們的的單位。項目解釋：用電阻阻來代表表轉換為為熱的能能量損耗耗，與導導體本身身與電鍍鍍物質有有關。：用電導導來表示示電流在在介電材材料內的的損耗。：用電感感來描述述磁能，與與導體大大、中、長長、短、粗粗、細有有關。：用電容容來描述述電能，與與介質的的結構，介介電常數數有關。利用電路學

37、學的Kiirchhhofffss thheorry，可可得到 = =是proppagaatioon cconsstannt是atteenuaatioon cconsstannt (NP/m); 與信信號衰減減有關。是phasse cconsstannt (radd/m); 與與訊號傳傳遞速度度有關。 在傳輸線的的任何長長度上，高高頻電壓壓與電流流的比值值固定，稱稱之為特特徵阻抗抗不同的傳輸輸線(不同的的CABBLE，不不同的CCONNNECTTOR)會有不不同的RR、L、G、C參數，這這些參數數可經由由不同材材質，結結構形狀狀予以設設計調整整。此外，訊號號在傳輸輸線內的的速度其中 是導導體的導

38、導磁係數數；是介介質的介介電常數數假如知道傳傳輸線長長度(LL)，便便可得知知傳遞延延遲(pproppagaatioon ddelaay, )假設連接器器的傳遞遞延遲出出問題而而導致訊訊號不同同步或sskeww，那就就要查查查是否HHoussingg出問題題，是否否塑膠起起化學變變化或介介電常數數不對。Foxcoonn PCII CoonneectoorPropaagattionn DeelayyPico-secconddPPS124.22SPS118.11PCT103.88簡化或理想想化的傳傳輸線: R=0, G=00 Losssleess Traansmmisssionn Liine:特徵

39、阻阻抗: ohmmAtttenuuatiion Connstaant: Np/mPhaase Connstaant: radd/m信號傳傳遞速度度: m/ssec例: C = 0.86 pF/cm, LL = 3.559 nnH/ccm 則 Zo = 644.6 notte:) vv = =188 cmm/nss = 0.6光速速(noote: )平行線阻抗抗阻抗不匹配配的後果果1. 訊號號反射而而導致數數位系統統判斷錯錯誤。Rise Timme愈短短（更高高速數位位系統）時時，阻抗抗不匹配配的情形形會突顯顯出來，訊訊號反射射情形更更嚴重，電電磁干擾擾（EMMI）也也隨之而而生。訊號傳輸路路徑

40、要力力求阻抗抗匹配。譬譬如 paackaage、connnecctorr、traace及及cabble等等。產生駐波。Figurre. Errror reaadinng oowinng tto rrefllecttionn傳輸線的阻阻抗不匹匹配 (imppedaancee miismaatchh) 與與信號反反射 (Refflecctioon)從觀察點AA去看波波形 = 反射射係數,可以證明: 由反射信號號求知待待測物(DUTT, ddeviice undder tesst)的的特徵阻阻抗-時域域反射儀儀 (TTimee-Doomaiin RRefllecttomeetryy, TTDR) 的

41、工工作原理理示波器觀察察到的信信號 : 由DUT的的反射信信號中求求得反射射係數, =, 因為, 所以求求得:例:TDR就是是利用反反射係數數的原理理，可將將待測物物的反射射波形直直接轉成成特徵阻阻抗後，可可在螢幕幕上讀取取數值。如如下圖示示:利用步階信信號的反反射波形形，可求求得特徵徵阻抗值值。然而而在短傳傳輸線(如coonneectoor)中中，步階階訊號的的risse ttimee大於訊訊號走過過長傳輸輸線的時時間，所所以觀察察到的阻阻抗值隨隨risse ttimee而變。Eamplle:Figurre. Imppedaancee prrofiile (riise timme=335ps

42、s & 2000ps) off Riightt-Annglee SLLOT11 coonneectoor利用步階信信號的反反射波形形，可求求得特徵徵阻抗值值。然而而在長傳傳輸線(如caablee)中，步步階訊號號的riise timme小於於訊號走走過短傳傳輸線的的時間，所所以觀察察到的阻阻抗值不不隨riise timme而變變。Exampple:ACTUOONE TPOO 0.0255” fflatt caablee, 668 ccondducttorss, 330AWWG, strrandded, 100 feeet.Fig. 1 ZZproofille oof FFlatt Caable

43、e unnderr diiffeerennt rrisee tiime (355ps & 11ns)從Y值(左左上角)可讀出出特徵阻阻抗是在在78.7481.92 ohmm這個範範圍。Transsmisssioon LLinee (傳傳輸線) annd PPCB (Prrintted Cirrcuiit BBoarrd)PCB : 二二層板 四四層板 六層層板設計多層板板的意義義: 電電流迴路路面積比比單層板板小300400倍，所所以相對對可以有有30到40ddB以上上的EMMI改善善如何控制PPC板上上信號線線(trracee)的特特徵阻抗抗,例如500 ?Transsmisssioon L

44、Linee 的特特徵阻抗抗的計算算 :以micrrosttripp 為例例:一個粗略略的計算算公式: 一個例子: 11-ozz cooppeer t = 11.4 mill 銅箔厚厚度 hh = 10 mill Traace到到Grooundd的距離離 ww = 17 mill Traace的的寬度 FRR-4, rr = 4.55 PC板介介質的介介電常數數 ZZo = 49.25 Microostrrip特特徵阻抗抗的較精精確計算算公式 : Wheree w, h, t aree deefinne iin pprevviouus ffiguure (paage 40). = PCC板介電電

45、常數 ( 常常見的FFR-44印刷電電路板材材料的介介電常數數，在低低頻其值值約為44.7+-200%，當當進入高高頻時，會會變成44.5 )eff = 等效效介電常常數信號傳遞速速度= h=0.1mmh=0.15mmh=0.2mmh=0.254mmh=0.1mmh=0.15mmh=0.2mmh=0.254mmPCB 與與Connnecctorr3W法則2根傳遞訊訊號的導導體若是是太接近近時，會會將已達達RF頻率率的能量量傳到其其它信號號上，也也就是電電磁串音音(crrossstallk)。要要減低它它的影響響，通常常要求信信號線中中心對信信號線中中心的距距離，維維持3倍信號號線寬度度的距離離

46、，稱為為3W法則則，如下下圖示。3W法則可可保持770%的的電場不不互相干干擾，這這法則可可適合於於高頻電電路板及及連接器器設計。若若是導體體能間隔隔大點是是更好(若是產產品要求求輕薄短短小則另另當別論論)。Grounnd BBounnce這是電流開開關雜訊訊的一種種，在晶晶片的ppackkagee或connnecctorr的電源源或接地地接腳電電感存在在，若電電流突然然變化時時，接腳腳上將有有電壓差差存在( )。此時時晶片的的接地已已不是00V，稱稱接地反反彈（GGrouund Bouuncee），接接地反彈彈容易造造成訊號號準位的的誤判。解解決方式式為減少接腳（package或connec

47、tor）的電感，譬如將導體弄短、弄粗。在接地處多多用幾個個貫穿孔孔連接到到地，以以並聯減減少電感感。改良前改改良後衰減（Atttennuattionn）訊號行經連連接器或或線纜所所損失的的能量衰衰減程度度衰減量其中serriess reesisstannce(串聯電電阻)：隨著高頻下下的集膚膚深度(skiin ddeptth)減減低，而而逐漸升升高。在同一頻率率下，導導電係數數（）高（或或IACCS高）則則衰減較較低。Exampple: Condducttiviity:STOL 80 SSTOLL 922 C 1172(Berryllliumm Cooppeer) CC 5221(PPhoss

48、phoor BBronnze) Attennuattionn (1100MMHz):STOL 80 SSTOLL 922 C 1172 CC 5221串音雜訊CCrossstaalk ( oor, croossttalkk nooisee )What is croossttalkk ?The ooriggin of Croossttalkk :tthe muttuall caapaccitiive couupliing ( CCm, mmutuual cappaciitannce) annd mmutuual indducttivee cooupllingg ( Lm, mmutuual in

49、dducttancce) bettweeen CCondducttor 1 aand Connducctorr 2. Crrossstallk hhapppenss whhen Connducctorr 1 andd Coonduuctoor 22 arre pparaalleel aand cloose to eacch ootheer.forward orfar-endbackward ornear-endCmvictim linedriver line or active lineLmforward orfar-endbackward ornear-endCmvictim linedri

50、ver line or active lineLmCm : muttuall caapaccitaancee beetweeen connducctorr 1 andd coonduuctoor 22.Lm : muttuall innducctannce bettweeen ccondducttor 1 aand connducctorr 2.Crossstallk 有有兩種: 11. fforwwardd crrossstallk (又稱faar-eend croossttalkk), 2. bbackkwarrd ccrossstaalk (又稱稱neaar-eend croosstta

51、lkk).Crossstallk 有有兩種: 1. foorwaard croossttalkk (又又稱faar-eend croossttalkk), Foorwaard croossttalkk iss meeasuuredd att reeceiiverr enndForwaard croossttalkk iss tootall efffecct oof ccapaacittivee cooupllingg miinuss innducctivve ccoupplinng.2. Baackwwardd crrossstallk (又稱neear-endd crrossstallk)

52、Baackwwardd crrossstallk iis mmeassureed aat ddrivver endd Baackwwardd crrossstallk iis ttotaal eeffeect of cappaciitivve ccoupplinng ppluss innducctivve ccoupplinng. Quanttatiive chaaraccterrizaatioon oof CCrossstaalk : FForwwardd Crrossstallk ( Faar EEnd Croossttalkk ) BBackkwarrd CCrossstaalk ( N

53、Nearr Ennd CCrossstaalk ) 其中 L : DDrivver linne 與與Vicctimm liine 重疊感感應的長長度 Kf : 感感應係數數 Kb : 感感應係數數Crossstallk的產產生原理理經的時間，當當驅動緣緣（drriveen eedgee）到達達X1時，會會感應VVb1往N傳遞，並並感應VVf1往F傳遞，再再過的時時間到達達X2，又會會感應VVb2往N傳及Vf2往F傳。所所以在時時間處，Vf1及Vf2同時存在故有加成效應。Far-end Crosstalk在處發生就是這原因。而Near-end Crosstalk則是在2時間內都有產生。如下圖示：

54、例: 兩條條並排且且平行的的miccrosstriip llinees不同 Riisettimee, TTrisse, 下的Baackwwardd Crrossstallk :不同 Riisettimee, TTrisse, 下的Foorwaard Croossttalkk :例 : SSlott_1 Connnecctorr, Siggnall : grooungg = 3:11forward crosstalkbackward crosstalk250 mVforward crosstalkbackward crosstalk250 mV減少Croossttalkk的方法法電磁串音（crosstalk）主要是由傳輸線之間的互感及互容造成，降低的方法如下：降低導線與與grooundd pllanee的距離離或是增增加siignaal-ggrouund rattio(connnecctorr)。增加導體間間的距離離。在兩信號線線間加上上接地屏屏蔽通路路以降低低互容。使信號的上上升時間間(riise timme)及及下降時時間(ffalll tiime)增長。傳輸線長短短要遠小小於波長長 (當傳傳輸線長長短接近近1